淺析FESTO軟件在灌裝生產(chǎn)線的仿真設(shè)計(jì)

姚仲華

[摘 要] 應(yīng)用費(fèi)斯托（FESTO）仿真軟件進(jìn)行灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)既滿足了工業(yè)自動(dòng)化控制的要求，又開辟了智能化生產(chǎn)線的新途徑，該方法具有直觀性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性優(yōu)、設(shè)計(jì)方便快捷等優(yōu)點(diǎn)，是電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)。

[關(guān) 鍵 詞] FESTO仿真軟件；灌裝生產(chǎn)線；工藝流程；控制線路

[中圖分類號(hào)] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號(hào)] 2096-0603（2018）11-0184-02

隨著PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電氣自動(dòng)化控制在各行業(yè)得到了長足的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了高效和快速的生產(chǎn)。灌裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)采用FESTO仿真軟件，使其工藝流程按照預(yù)設(shè)程序，從灌注、封裝、控制和監(jiān)視均能自動(dòng)操作運(yùn)行，使整個(gè)灌裝過程更加精準(zhǔn)可靠，使工作運(yùn)行更加環(huán)保經(jīng)濟(jì)，既降低了生產(chǎn)成本，又實(shí)現(xiàn)了績優(yōu)高效。

一、灌裝生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)流程

上圖為灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)示意圖。其中電機(jī)M0驅(qū)動(dòng)傳送帶，B1/B2/B3傳感器檢測瓶子位置，磁性開關(guān)B4/B5/B6/B7分別檢測封蓋氣缸、送蓋氣缸伸出、縮回到位。按下啟動(dòng)按鈕，M0正轉(zhuǎn)，灌裝生產(chǎn)線啟動(dòng)，在空瓶位置放置空瓶時(shí)間應(yīng)小于20 s，而且空瓶放置間隔時(shí)間小于20 s，否則灌裝生產(chǎn)線自動(dòng)停止。當(dāng)傳送帶把瓶子送到灌裝位置并由傳感器B2檢測到瓶子時(shí)，傳送帶停止，灌裝閥打開，開始灌裝，灌裝時(shí)間為2 s，灌裝完畢后，傳送帶繼續(xù)運(yùn)行，當(dāng)終端位置傳感器B3檢測到瓶子時(shí)，傳送帶停止，對(duì)瓶子進(jìn)行封蓋操作，最后傳送帶將其送到下個(gè)工序，此過程可循環(huán)運(yùn)行。

二、灌裝生產(chǎn)線的控制流程

灌裝生產(chǎn)線控制要求初始狀態(tài)：電機(jī)M0停止，傳送帶無瓶子，灌裝閥Y0關(guān)閉，封蓋氣缸、送料氣缸處于縮回狀態(tài)。其控制流程具體如下：

1.電動(dòng)啟動(dòng)按鈕SB1，電機(jī)M0正轉(zhuǎn)。

2.灌裝生產(chǎn)線傳送帶啟動(dòng)，在空瓶位置放置空瓶時(shí)間應(yīng)小于20 s，而且空瓶放置間隔時(shí)間小于20 s。

3.傳送帶進(jìn)行運(yùn)行，B2檢測到空瓶，電機(jī)M0停止，Y0灌裝閥打開，對(duì)空瓶進(jìn)行灌裝。

4.2 s后，灌裝閥Y0關(guān)閉，電機(jī)M0啟動(dòng)運(yùn)行。

5.B3檢測到瓶子，電機(jī)M0停止，電磁閥YV2動(dòng)作并保持。

6.磁性開關(guān)B6檢測到位，電磁閥YV1動(dòng)作并保持。

7.磁性開關(guān)B5檢測到位，計(jì)時(shí)1 s。

8.1 s后，電磁閥YV1、YV2復(fù)位，電機(jī)M0啟動(dòng)運(yùn)行。

9.重復(fù)循環(huán)第2步到第8步。

10.在空瓶位置放空瓶的時(shí)間間隔不小于20 s，灌裝生產(chǎn)線自動(dòng)停止。

11.按下停止按鈕SB2，灌裝生產(chǎn)線立即停止；如果要進(jìn)行運(yùn)行，按下述流程操作。

三、灌裝生產(chǎn)線電路設(shè)計(jì)

1.電路設(shè)計(jì)思路：以送蓋氣缸和封蓋氣缸為主要控制，實(shí)施以下步驟：（1）根據(jù)控制要求，設(shè)定相應(yīng)的按鈕、傳感器開關(guān)、控制繼電器等元器件；（2）按要求繪制電氣連接線；（3）利用仿真模擬操作，調(diào)試控制電路是否滿足控制功能實(shí)現(xiàn)；（4）修改并優(yōu)化相應(yīng)的控制繼電器；（5）試運(yùn)行控制電路；（6）檢驗(yàn)控制電路各元件的符號(hào)是否符合國際標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范；（7）提供可實(shí)現(xiàn)控制功能的最優(yōu)化電路。

2.根據(jù)電路圖及控制流程圖設(shè)計(jì)灌裝生產(chǎn)線控制線路圖，其中KM1是線圈電壓為DC24V的接觸器，設(shè)計(jì)電路使用以下元器件：

四、灌裝生產(chǎn)線的仿真設(shè)計(jì)

在該技術(shù)平臺(tái)上自主開發(fā)創(chuàng)新，進(jìn)行灌裝生產(chǎn)線系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)，將機(jī)械、電氣和自動(dòng)化等技術(shù)有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成實(shí)用、可靠的灌裝生產(chǎn)線控制系統(tǒng)。一方面，該運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)與伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)技術(shù)，達(dá)到控制、伺服驅(qū)動(dòng)之間真正的全閉環(huán)控制。另方面，該控制系統(tǒng)可節(jié)省大量電氣元件、導(dǎo)線與原材料，縮短設(shè)計(jì)周期，減少維修工作量，提高加工產(chǎn)品的合格率，進(jìn)而提高生產(chǎn)率，而且程序調(diào)整修改方便靈活，提高了設(shè)備的柔性和靈活性，為實(shí)現(xiàn)灌裝生產(chǎn)的高速化、精確化和智能化奠定了基礎(chǔ)。

如圖4所示，應(yīng)用費(fèi)斯托（FESTO）仿真軟件繪制與電氣設(shè)計(jì)能夠通過仿真實(shí)現(xiàn)功能直觀感；能檢測到繪制時(shí)出現(xiàn)的元器件錯(cuò)誤進(jìn)行提示；更改也比較方便，可以通過電路仿真進(jìn)行修改最正確的電路圖，避免在實(shí)物上出現(xiàn)短路，不通等一些問題。相對(duì)手繪制電路圖來說，費(fèi)斯托（FESTO）這個(gè)軟件方便、快捷、直觀、條理清晰，并具備以下三個(gè)特點(diǎn)：（1）費(fèi)斯托（FESTO）軟件集設(shè)計(jì)、元件安裝、仿真操作及模擬運(yùn)行四位一體，并根據(jù)具體任務(wù)不斷優(yōu)化；（2）灌裝時(shí)密封瓶口，灌裝體沿瓶壁下流，有效控制了耗材，防止灌裝體外溢；（3）灌裝仿真生產(chǎn)線采用特制加工的灌裝閥，大功率真空泵，包裝灌裝后液位水平一致。

由上述設(shè)計(jì)可知，隨著工業(yè)自動(dòng)化控制、人工智能等技術(shù)不斷進(jìn)步，灌裝生產(chǎn)線在各行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在食品、醫(yī)藥、日化等行業(yè)發(fā)揮著重要的作用，并迅速進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化、實(shí)用化階段。費(fèi)斯托（FESTO）軟件獨(dú)具可靠性高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、響應(yīng)快速、使用方便等特點(diǎn)，不但可提高生產(chǎn)效率，而且能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境和任務(wù)的要求，縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，更可以消除人為因素的影響，降低風(fēng)險(xiǎn)，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

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